备战2024年高考物理一轮重难点复习-实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系.pdf

实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1.实验原理

(1)保持质量不变，探究加速度跟合外力的关系．

(2)保持合外力不变，探究加速度与质量的关系．

1

(3)作出a－F图像和a－图像，确定a与F、m的关系．

m

2.实验器材

小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、学生电源、导线、纸带、天平、刻度

尺、坐标纸．

3.实验过程

(1)测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m.

(2)安装：按照如图所示装置把实验器材安装好．

(3)平衡摩擦力：在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑．

(4)操作：①槽码通过细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码．

②保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤①.

③在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算加速度a.

④描点作图，作a－F的图像．

1

⑤保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤①和③，作a－图像．

m

4.数据处理

(1)利用逐差法或v－t图像法求a.

(2)以a为纵坐标，F为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，说明a与F成正比．

1

(3)以a为纵坐标，为横坐标，描点、画线，如果该线为过原点的直线，就能判定a与m成反比．

m

5.注意事项

(1)平衡摩擦力时：纸带上的点间隔均匀表示小车做匀速运动．

(2)实验必须保证的条件：m≫m′.

(3)一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后

释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车．

6.误差分析

(1)实验原理不完善：本实验用槽码的总重力m′g代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于槽码的

总重力．

(2)平衡摩擦力不准确、质量测量不准确、计数点间距离测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引

起误差．

知识一：教材原型实验

1M

【例】图甲为探究加速度与物体所受合外力关系的实验装置，实验中所用小车的质量为，重物的质

“”

m

量为，实验时改变重物的质量，记下测力计对应的读数。

F

（）实验过程中，（填需要或不需要）满足Mm。

1“”“”

（2）实验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率为50Hz。其中A、B、C、D、E为五个计

数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，可求出小车加速度的大小为

m/s2。（计算结果保留三位有效数字）

Fa

（）当重物质量合适时，小车做匀速运动，此时测力计的读数为。更换重物，用表示小车的加速度，

30

F表示弹簧测力计的示数，下列描绘的aF关系图像合理的为。

A．B．

C．D．

【答案】不需要0.638D

【详解】（1）[1]实验中，细线对滑轮和小车的作用力通过测力计测量，不需要满足Mm；

（）相邻计数点间的时间间隔为

2[2]

55

Ts0.1s

f50